在Matlab中使用Audioread读取WAV文件和FFT

Question

我正在使用Matlab，希望对之前在Matlab上录制的wav文件执行FFT。

fs = 44100; % Hz
t = 0:1/fs:1; % seconds
f = 600; % Hz

y = sin(2.*pi.*f.*t);

audiowrite('600freq.wav',y,fs)

这是我在wav文件中记录的方式。 现在开始进行读取和FFT处理：

[y,Fs] = audioread('600freq.wav');
sound(y)
plot(fft(y))

这是我得到的FFT图：

也许我对FFT理解有所遗漏，但我期望看到两个垂直的棒棒糖。

另外一个我注意到的问题是，当我读取文件并播放声音时，声音变长了且音调显著降低。 我猜测这可能是采样率的问题，但我真的不知道该怎么办。

非常感谢您提前的任何帮助。

- Denis Davydov

Answer 1

那是因为您没有绘制幅度。您正在绘制系数，但这些系数是复数值。因此，水平轴是实数分量，而垂直轴是虚数分量。此外，当您仅使用sound时，默认采样频率为8 kHz（确切地说是8192 Hz），这就解释了为什么您的声音音调较低。您需要将采样频率作为第二个参数传递给sound，这是通过audioread的第二个输出给出的。

因此，请尝试在fft调用后添加abs，并且在sound中使用Fs：

[y,Fs] = audioread('600freq.wav');
sound(y, Fs);
plot(abs(fft(y)))

此外，上面的代码未能正确绘制水平轴。如果您想要正确显示，请确保在进行傅里叶变换后使用fftshift函数处理您的频谱，然后正确标记轴线。如果您想要确定每个水平值的频率是多少，可以参考这篇由Paul R撰写的文章：如何获取FFT中每个值的频率？ 基本上，您的FFT中每个水平值都是：

F = i * Fs / N

i是bin号，Fs是采样频率，N是用于FFT的点数。 F是所查看分量的解释频率。

默认情况下，fft假定N是数组中总点数。 对于单边FFT，由于奈奎斯特采样定理，i从0,1,2,增加到floor((N-1)/2)。

因为在你尝试编写的代码中实际上显示了频谱的两侧，所以将频谱居中对齐是很好的选择，这样DC频率就位于中间，左侧是负频谱，右侧是正频谱。

我们可以将其合并到你的代码中：

[y,Fs] = audioread('600freq.wav');
sound(y, Fs);
F = fftshift(abs(fft(y)));
f = linspace(-Fs/2, Fs/2, numel(y)+1);
f(end) = [];    
plot(f, F);

现在水平轴反映了每个分量的正确频率，垂直轴反映了每个分量的幅度。

通过运行生成600 Hz正弦波音频的代码，然后运行上面的代码来绘制光谱图，我得到了这个：

请注意，我在光谱图的正侧插入了一个工具提示...它大约是600 Hz！

- rayryeng

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